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时间:2019-07-21
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1、混凝土硫酸盐侵蚀的研究一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理二、混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素三、混凝土硫酸盐侵蚀的判定标准四、防止或减轻混凝土硫酸盐侵蚀的方法硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要内容,同时也是影响因素最复杂,危害性最大的一种环境水侵蚀。土壤、地下水、海水、腐烂的有机物以及工业废水中都含有硫酸根离子,它们渗入混凝土内部并与水泥水化物发生反应,产生膨胀、开裂、剥落等现象,从而使混凝土的强度和粘性丧失。近年来,在公路、海港以及机场等工程中都发现硫酸盐侵蚀的问题,严重的甚至导致混凝土构筑物结构的破坏,使建筑物在没有达到其预期的设计使用寿命就过早的发生破坏,造成人力的财力的极
2、大浪费。因此混凝土硫酸盐侵蚀问题越来越受到广大科研工作者和工程技术人员的普遍重视。一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理硅酸盐水泥水化过程:硅酸二钙C2S硅酸三钙C3S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3·6H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O水泥熟料H203CaO·Al2O3·6H2O+Ca4SO4·6H2O(石膏)+H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·6H2O一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理水化硅酸钙和水化铁酸钙几乎不溶于水,以胶体微
3、粒析出,并逐渐凝聚成凝胶氢氧化钙在溶液浓度达到饱和后,以立方体晶体析出水化硫铝酸钙沉积在未水化的水泥颗粒表面,形成保护膜,阻止水化,延缓水泥凝结时间成分水化硅酸钙C-S-H氢氧化钙水化硫铝酸钙比率%50257一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理混凝土硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学过程,机理十分复杂。其实质是:(1)环境中的SO42-进入混凝土内部,与水泥的某些固相成分发生化学反应生成一些难溶的盐类矿物,盐类矿物吸收大量水分子产生体积膨胀,造成混凝土开裂。(2)另一方面也可使硬化水泥石中CH和C-S-H等组分溶出或分解,导致混凝土强度和粘结性能损失一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的
4、机理混凝土受硫酸盐侵蚀的破坏特征1、表面发白2、损伤通常在棱角处开始,接着裂缝开展并剥落一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理硫酸盐侵蚀属于结晶性侵蚀,根据结晶产物和破坏形式不同,一般分为五种类型2、石膏结晶型3、MgSO4溶蚀—结晶型5、碳硫钙矾石结晶型1、钙矾石结晶5、碳硫钙矾石结晶型4、碱金属硫酸盐结晶型2、石膏结晶型3、MgSO4溶蚀—结晶型1、钙矾石结晶5、碳硫钙矾石结晶型4、碱金属硫酸盐结晶型2、石膏结晶型3、MgSO4溶蚀—结晶型1、钙矾石结晶一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理NaSO4+Ca(OH)2CaS
5、O4+3CaO·Al2O3·6H2O钙矾石1、钙矾石结晶型Na2SO4·H2O+Ca(OH)2=CaSO4·H2O+2NaOH+8H2O3(CaSO4·2H2O)+4CaO·Al2O3·12H2O+14H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+Ca(OH)2一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理水化硅酸铝钙矾石×2.5一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理产生破坏原因1、钙矾石使固相体积增大2、矿物形态是针状晶体,在固相表面以放射状向四方生长,互相挤压产生极大的内应力,致使混凝土结构破坏破坏形态:混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理2、石膏结晶
6、型当侵蚀溶液中SO42-的浓度大于1000毫克/升时,若水泥石的毛细孔为饱和石灰溶液所填充,不仅会有钙矾石生成,还会有石膏结晶析出。其离子反应式为:★在水泥石内部形成二水石膏体积增大1.24倍,使水泥因应力过大而破坏Ca(OH)2+Na2SO4→Ca2++SO42-+Na++OH-Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·H2O一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理SO42-浓度(毫克/升)非常高相当大1000只有钙矾石生成石膏结晶侵蚀起从属作用石膏结晶侵蚀起主导作用根据浓度积规则,只有当SO42-和Ca2+浓度大于等于CaSO4浓度时才有石膏结晶析出。显然SO42-浓度和毛
7、细孔中石灰溶液浓度具有重要意义。一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理产生破坏原因:在水泥石内部形成二水石膏体积增大1.24倍,使水泥因应力过大而破坏破坏形态:事件没有粗大裂纹但遍体遗散。一、混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理3、MgSO4溶蚀—结晶型在所有硫酸盐类型中,MgSO4侵蚀是对混凝土侵蚀破坏形最大的一种。MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaS04•2H2O+Mg(OH)2CSH+MgSO4+5H2O→Mg(OH)2+CaSO4•2H2O+2H2SiO4→MSH+CaSO4·2H2O4CaO•Al2O3•13H2O+3MgSO4+2Ca(
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